電池集電體及堿性電池的制作方法
【專利摘要】本發明公開了電池集電極和堿性電池，包括密封圈組件、負極底蓋和導體釘，密封圈組件包括插裝導體釘的中心柱體、與電池外殼內壁緊密貼合的外周部和位于中心柱體與外周部之間的連接部，連接部上設置有透氣孔，透氣孔的中間或側部設置有由膨體聚四氟乙烯或聚四氟乙烯復合材料制成的透氣薄片或透氣薄膜，透氣薄片或透氣薄膜阻止電池內部的堿性液從透氣孔向外留出，其優點是采用為膨體聚四氟乙烯或聚四氟乙烯復合材料制作的透氣薄片或透氣薄膜結合密封圈中的透氣孔來替代傳統密封圈中的薄弱層，利用聚四氟乙烯抗堿、耐高溫、塑料中最不易老化的優勢使集電體的壽命大大增加。同時利用聚四氟乙烯良好的透氣性，將電池內部緩慢產生的氣體釋放出去，使電池內部不產生氣體堆積。
【專利說明】
電池集電體及堿性電池
技術領域
[0001]本發明涉及一種電池密封和防爆結構，尤其是涉及電池集電體及堿性電池。
【背景技術】
[0002]堿性電池起到密封作用的結構包括電池底蓋、位于電池底蓋內側的密封圈、與所述底蓋為一體且穿過密封圈的中心柱的導電釘以及電池的外表面鋼殼，且所述鋼殼利用其邊沿的卷邊力將底蓋和密封圈的邊沿封合在一起。
[0003]通常，堿性電池的密封圈是有具有一定回彈能力的塑料制成、如PP和尼龍，可以是尼龍66、尼龍610、尼龍612、尼龍1010。
[0004]電池在長期儲存和使用過程中，因電池負極的自放電、雜質析氫等原因使電池內的氣壓增加。為了使電池安全使用，現在的堿性電池的密封圈基本都設有厚度約在0.1?
0.3mm的薄弱層。薄弱層和密封圈一次注塑成型。
[0005]PP或尼龍材料在堿液中容易老化，薄弱層表面的老化現象會表現得更為嚴重，而且由于電池內部氣壓使電池的密封圈時刻承受一個向外的應力，這會導致密封圈的薄弱層加速老化。如果遇上惡劣的外部環境，例如高溫、高濕，密封圈薄弱層的老化就更為嚴重。
[0006]當密封圈薄弱層不能承受電池內部壓力后，薄弱層就會破開，電池內部氣體和電池的電解液就會從電池內釋放出來，這樣堿性電池就出現漏液。
[0007]以往，我們一般是通過減少氣體產生量(調整內部配方、減少雜質引入等)、密封圈薄弱層處涂防護膠、改變密封圈材料等方案來實現其儲存后防漏性能的提升。
【發明內容】
[0008]本發明所要解決的技術問題是提供一種能持續地對電池內部氣體進行釋放的電池集電體，避免電池內部氣壓的增大，同時又能防止電池內部的電解液滲漏。本發明進一步的技術問題是提供一種安裝有上述電池集電體的堿性電池。
[0009]本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為:電池集電極，包括密封圈組件、負極底蓋和導體釘，密封圈組件包括插裝導體釘的中心柱體、與電池外殼內壁緊密貼合的外周部和位于中心柱體與外周部之間的連接部，其特征在于所述的連接部上設置有透氣孔，所述的透氣孔的中間或側部設置有由聚四氟乙烯制成的透氣薄片或透氣薄膜，所述的透氣薄片或透氣薄膜阻止電池內部的堿性液從透氣孔向外留出。也可以是膨體聚四氟乙烯或聚四氟乙烯復合材料制作成薄片或薄膜形式，在加工工藝上簡單。
[0010]本發明進一步的優選方案為:所述的透氣薄片或透氣薄膜貼附并固定于透氣孔的內側或外側。透氣薄片或透氣薄膜將透氣孔封住，防止電池內部的電解液滲漏出去，并且電池內部的氣體通過透氣薄片或透氣薄膜排出，防止電池內部氣壓過大。
[0011]本發明進一步的優選方案為:所述的密封圈組件包括上密封圈和下密封圈，所述的透氣孔由下密封圈的第一透氣孔和上密封圈的第二透氣孔組成，所述的第一透氣孔和第二透氣孔對齊，所述的透氣薄片或透氣薄膜被壓在所述的上密封圈和下密封圈之間。透氣薄片或透氣薄膜能平整地位于上密封圈和下密封圈之間，在保證透氣性良好的前提下，能防止內部電解液的滲漏。
[0012]本發明進一步的優選方案為:所述的中心柱體位于下密封圈上，所述的外周部位于下密封圈上。
[0013]本發明進一步的優選方案為:所述的透氣薄片或透氣薄膜的內端延伸至中心柱體的外壁，所述的透氣薄片或透氣薄膜的外端延伸至外周部的內壁。
[OOM]本發明進一步的優選方案為:所述的透氣薄片或透氣薄膜的透氣量為60-80L/m? S。所述的透氣薄片或透氣薄膜的厚度為0.0lmm?3皿1。
[0015]本發明進一步的優選方案為:所述的上密封圈包括具有中心孔的凸起部和與凸起部相連的圓盤部，多個第二透氣孔分布在所述的圓盤部上。
[0016]本發明進一步的優選方案為:所述的上密封圈、透氣薄片和下密封圈之間用耐堿性的密封膠進一步密封。使得電池內部的電解液不會外泄。
[0017]本發明進一步的優選方案為:堿性電池，其特征在于包括權利要求1-7任一所述的電池集電體
[0018]與現有技術相比，本發明的優點是采用聚四氟乙烯制成的透氣薄片或透氣薄膜結合密封圈中的透氣孔來替代傳統密封圈中的薄弱層，利用聚四氟乙烯抗堿、耐高溫、塑料中最不易老化的優勢使集電體的壽命大大增加。在傳統工藝中，因電池內部氣體無法得到釋放，控制內部氣體量成為堿性電池發展的瓶頸。一來對原材料的純凈度、鋼殼和導電釘鍍層致密度、生產過程清潔度、生產設備材料及耐磨性要求都十分高，這就大大增加了原材料成本和生產管理成本，產品質量受人的因素影響很大。二來為了使內部氣體產生量小，確保電池的安全性、密封件的耐老化性、電池的耐漏性，不得不減少活性物質的含量，或者加入些抑制劑，這就局限了電池電性能的提高。本發明利用聚四氟乙烯良好的透氣性，將電池內部緩慢產生的氣體釋放出去，使電池內部不產生氣體堆積。這樣使密封圈的應力減小，老化現象減小。而且內部氣壓大大減小，不會產生電池爆炸現象，有利于電池的安全性能，也打破電池電性能的提高的阻礙條件。同時本發明對對原材料的純凈度、鋼殼和導電釘鍍層致密度、生產過程清潔度、生產設備材料及耐磨性要求都大大降低，減少成本，為企業創造更大的利潤。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明的堿性電池的剖視圖；
[0020]圖2為圖1中A處放大圖；
[0021]圖3為本發明的下密封圈的剖視圖；
[0022]圖4為本發明的下密封圈的立體圖；
[0023]圖5為本發明的上密封圈的剖視圖；
[0024]圖6為本發明的上密封圈的立體圖；
[0025]圖7為本發明的透氣薄片或透氣薄膜的立體圖；
[0026]圖8為本發明的負極底蓋與導電釘的剖視圖；
[0027]圖9為本發明的負極底蓋與導電釘的立體圖。
【具體實施方式】
[0028]以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。
[0029]電池集電極，包括密封圈組件1、負極底蓋2和導體釘3，密封圈組件I包括插裝導體釘3的中心柱體4、與電池外殼5內壁緊密貼合的外周部6和位于中心柱體4與外周部6之間的連接部7，連接部7上設置有透氣孔8，透氣孔8的中間或側部設置有由聚四氟乙烯制成的透氣薄片或透氣薄膜9，透氣薄片或透氣薄膜9阻止電池內部的堿性液從透氣孔8向外留出。透氣薄片或透氣薄膜9貼附并固定于透氣孔8的內側或外側。密封圈組件I包括下密封圈11和上密封圈12，透氣孔8由下密封圈11的第一透氣孔81和上密封圈12的第二透氣孔82組成，第一透氣孔81和第二透氣孔82對齊，透氣薄片或透氣薄膜9被壓在下密封圈11和上密封圈12之間。透氣薄膜或透氣薄片也可以是膨體聚四氟乙烯或聚四氟乙烯復合材料制成。
[0030]中心柱體4位于下密封圈11上，外周部6位于下密封圈11上。
[0031 ]透氣薄片或透氣薄膜9的內端延伸至中心柱體4的外壁，透氣薄片或透氣薄膜9的外端延伸至外周部6的內壁。透氣薄片或透氣薄膜9也可以為膨體聚四氟乙烯或聚四氟乙烯復合材料制成，其呈多孔網狀，具有一定的孔隙率。此材料的這些小孔比水分子小，比氣體分子大，同時呈不規則排列，是透氣不透水的材料。
[0032]堿性電池，包括上述結構的電池集電體。
[0033]本發明的下密封圈11可以由具有一定回彈能力的熱塑性高分子材料一次注塑成型制得。膨體聚四氟乙烯或聚四氟乙烯復合材料制成的透氣薄片或薄膜9，中心孔為外徑略大于下密封件的中心柱體外徑的圓孔。薄片或薄膜9面積必須覆蓋下密封圈11的第一透氣孔81，其厚度根據每種電池及材料特性情況設定，選擇在0.0lmm到3mm之間，優選為2mm。
[0034]聚四氟乙烯為塑料之王，但其無法注塑成型，本發明薄片或薄膜9的結構簡單，加工方式多樣便利，成本低廉。聚四氟乙烯的電絕緣性好、耐溫跨度大、壓縮回彈性好非常適合用于制成電池密封件。而且其具有優良的化學穩定性、耐腐蝕性和良好的抗老化性、(能在+250°C至-180°C的溫度下長期工作)，這使其長期置于電池內部也極難老化。同時所選的聚四氟乙烯膜或片透氣不透水，將電池內部緩慢產生的氣體釋放出去，使電池內部不產生氣體堆積。這樣密封圈組件的應力減小，老化現象減小。而且內部氣壓大大減小，不會產生電池爆炸現象有利于安全性能。
[0035]上密封圈12包括且具有縱向貫通中心孔的凸起部121、與凸起部121相連的圓盤部122、設于圓盤部122的與下密封圈11相對的貫穿縱向的第二透氣孔82。下密封圈11中心柱體4嵌入到上密封圈12的中心孔內，這使得下密封圈11的中心柱體4對導電釘3的作用力加強，密封效果更好。
[0036]上密封圈12材質要求寬泛，可為高分子材料或金屬材料。其厚度根據材料的強度不同而不同。一般而言采用剛性略好于下密封圈的材質，不僅起到密封作用，更起到一定的支撐作用。
[0037]為使密封效果良好，在上密封圈12、膨體聚四氟乙烯或聚四氟乙烯復合材料制成的透氣薄片9、下密封圈11之間可用耐堿性的密封膠進行進一步密封。
[0038]在上密封圈12之上為負極底蓋2，負極底蓋2為旋轉體，可由鋼帶一次沖壓成型，其包括中間凸臺、外周水平面和設置于凸臺側面的通氣孔。其中心與導電釘3相連。在集電體組裝過程中，導電釘3插入到下密封圈12中心孔內，負極底蓋嵌入到上密封圈和下密封圈外周部構成的嵌槽內。
[0039]在電池成型過程中，通過折彎卷邊封口將上述集電體各部件緊密壓在刻線槽上部和鋼殼口部折彎處之間。下密封圈外周部外側和鋼殼內壁之間涂有耐堿密封膠。
【主權項】
1.電池集電極，包括密封圈組件、負極底蓋和導體釘，密封圈組件包括插裝導體釘的中心柱體、與電池外殼內壁緊密貼合的外周部和位于中心柱體與外周部之間的連接部，其特征在于所述的連接部上設置有透氣孔，所述的透氣孔的中間或側部設置有由聚四氟乙烯制成的透氣薄片或透氣薄膜，所述的透氣薄片或透氣薄膜阻止電池內部的堿性液從透氣孔向外留出。2.根據權利要求1所述的電池集電體，其特征在于所述的透氣薄片或透氣薄膜貼附并固定于透氣孔的內側或外側。3.根據權利要求1所述的電池集電體，其特征在于所述的密封圈組件包括上密封圈和下密封圈，所述的透氣孔由下密封圈的第一透氣孔和上密封圈的第二透氣孔組成，所述的第一透氣孔和第二透氣孔對齊，所述的透氣薄片或透氣薄膜被壓在所述的上密封圈和下密封圈之間。4.根據權利要求3所述的電池集電體，其特征在于所述的中心柱體位于下密封圈上，所述的外周部位于下密封圈上。5.根據權利要求4所述的電池集電體，其特征在于所述的透氣薄片或透氣薄膜的內端延伸至中心柱體的外壁，所述的透氣薄片或透氣薄膜的外端延伸至外周部的內壁。6.根據權利要求1所述的電池集電體，其特征在于所述的透氣薄片或透氣薄膜的透氣量為60-80L/m2.S。7.根據權利要求1所述的電池集電體，其特征在于所述的透氣薄片或透氣薄膜的厚度為0.0lmm?3mm08.根據權利要求3所述的電池集電體，其特征在于所述的上密封圈包括具有中心孔的凸起部和與凸起部相連的圓盤部，多個第二透氣孔分布在所述的圓盤部上。9.根據權利要求3所述的電池集電體，其特征在于所述的上密封圈、透氣薄片和下密封圈之間用耐堿性的密封膠進一步密封。10.堿性電池，其特征在于包括權利要求1-7任一所述的電池集電體。
【文檔編號】H01M2/34GK106058120SQ201610571591
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月18日
【發明人】錢明君, 施斌斌, 胡春益, 陳國標
【申請人】中銀（寧波）電池有限公司